[发明专利]基于光纤Bragg光栅传感网络的井下瓦斯检测方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤Bragg光栅传感网络的井下瓦斯检测方法，包括有光纤检测模块、数据采集中心、监控中心，光纤检测模块包括有光源、光纤Bragg光栅传感器，数据采集中心包括有依次连接的光电探测器、信号放大器、AD转换器，监控中心包括有依次连接的微处理器、计算机，光纤Bragg光栅传感器连接光电探测器，AD转换器连接微处理器；通过监测点的光信号被光纤Bragg光栅传感器的Bragg光栅滤波分成两束后被光电探测器分别接收，进行放大滤波后的数字信号量采用去极值数字滤波法进行数据处理转换后由微处理器分析处理并计算出瓦斯浓度。本发明很大程度上提升了系统的准确性和稳定性，确保监控系统的连续性、可靠性及有效性，最终实现“监控预防”的目的。

主权项

基于光纤Bragg光栅传感网络的井下瓦斯检测方法，其特征在于：包括有瓦斯监测系统，所述的瓦斯监测系统包括有光纤检测模块、数据采集中心、监控中心，所述的光纤检测模块包括有光源、光纤Bragg光栅传感器，数据采集中心包括有依次连接的光电探测器、信号放大器、AD转换器，监控中心包括有依次连接的微处理器、计算机，所述的光纤Bragg光栅传感器的信号输出端连接光电探测器，AD转换器的信号输出端连接微处理器，微处理器还连接有数据存储器、声光报警器，计算机还连接有LCD显示模块；通过监测点的光信号被光纤Bragg光栅传感器的Bragg光栅滤波分成两束后被光电探测器分别接收，进行放大滤波后的数字信号量采用去极值数字滤波法进行数据处理转换后由微处理器分析处理并计算出瓦斯浓度，具体包括以下步骤：（1）根据待测区域不同的地域情况，采用多个光纤Bragg光栅传感器分别检测不同待检测区域的待测参数，待测参数以光信号为载体返回控制室；（2）所述监测点的光信号返回控制室被光纤Bragg光栅传感器的Bragg光栅滤波分成两束被光电探测器接收，电信号经过信号放大器处理后再经AD转换器转换为数字信号送入微处理器进行处理；（3）在步骤（2）中所述微处理器内部操作系统中创建多个系统任务，用来保证系统各个模块功能的连续进行，所述的微处理器包含1个16通道差分输入多路选择器和1个10位SAR ADC并对接收来自A/D采样转换后的数字量采用去极值数字滤波法做了数据处理后，采用差分吸收法检测计算分析出结果，所述待检测区域的瓦斯浓度通过如下公式计算出来：有比尔‑朗伯定律：I(λ)=K(λ)I0(λ)exp[‑α(λ)LC+β(λ)+γ(λ)+δ(λ)]在此公式中，I(λ)为透射光的光强；I0(λ)为入射光的光强；α(λ)为待测气体的吸收系数；K(λ)为整个系统的光效率；β(λ)为瑞利散射系数；γ(λ)为米氏散射系数；C为待测气体浓度；L为待测气体的整个吸收光程；δ(λ)为气体密度造成波动的吸收系数；波长相差较小分别为λ1、λ2且在吸收系数上有差别，对应待测气体的参考和工作波长，得到瓦斯气体浓度C： C = 1 [ α ( λ 1 ) - α ( λ 2 ) ] L ln I ( λ 2 ) I ( λ 1 ) .